بررسي عددي تاثير گسترش عمودي هندسه غشاء بر جداسازي ذرات غير كلوئيدي از جريان

Numerical Study on The Impact of Pore Geometry Extension on Dead-Ended Fouling Characteristics of Non-Colloidal Particles

استفاده از هندسه هاي مختلف غشاء براي جداسازي ذرات در فرايندهاي تصفيه يا تغليظ، مورد توجه گروهي از محققين قرار گرفته است. هر تغييري در هندسه غشاء كه باعث تغيير در شانس ذرات براي برخورد و چسبيدن به سطوح سوراخ ها شود، مي تواند نتيجه فرايند جداسازي را به شكل قابل توجهي دستخوش تغيير نمايد. در اين تحقيق با استفاده از روش شبكه بولتزمن در تركيب با يك مدل جامع برخورد، مشخصه هاي رسوب بر هندسه توسعه يافته غشاء بررسي شده است. توسعه غشاء به صورت دو سطح عمودي سوراخدار گسترش يافته در طرف جريان در نظر گرفته شده است. در اين حالت غشاء در دو بازه زماني متفاوت "رسوب پيش رونده" و "توسعه كيك جرمي" عمل مي كند. در بازه اول، پيكره بندي غشاء در بعد طول به سه محدوده بسته، فعال، و غير فعال تقسيم شده و رسوب ذرات در محدوده فعال سبب جابجايي مرز رسوب شده و در نتيجه محدوده هاي فعال به بسته و غير فعال به فعال تبديل مي گردد؛ همچنين در بازه زماني دوم و پس از بسته شدن عمده مسيرهاي جريان، انسداد غشاء با رشد كيك جرمي در سراسر طول المان جداساز تقويت مي شود. نمايه هاي به دست آمده براي منحني شار جرمي نشان دهنده يك آهنگ اوليه كاهش شار جرمي با تقعر منفيست كه بيش از نيمي از دوره عملكرد غشاء را در بر مي گيرد و در مقايسه با هندسه هاي توسعه نيافته، مي تواند به شكل قابل توجهي، عبور حجم بيشتري از جريان را مقدور سازد.

Applying membranes with especial geometries and fouling characteristics has been an area of research and a subject of interest in membrane science community. While a considerable part of fouling happenings are originated from chaotic roots such as Brownian motions, the remainders can be scheduled to approach on desired filtration features. Here in this study the somehow invisible features of progressive fouling which is the case for novel micro-engineered membranes was realized in some details. The problem of progressive fouling was considered as a result of dead-ended filtration of non-colloidal particles over a vertically extended pore geometry. It was shown that, in this filtration apparatus, due to a serialized activation and deactivation of flow passages, progressive fouling can change its seat with other more flow resistive classical types of surface and pore blockings and control filtration path more apparently. Results was considered for different amounts of pore extension and porosities. It was found that employing an especial set of pore extension length and porosity make it feasible to derive manageable filtration processes with high levels of purification and permeation performances.